JPH05325875A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH05325875A
JPH05325875A JP12877992A JP12877992A JPH05325875A JP H05325875 A JPH05325875 A JP H05325875A JP 12877992 A JP12877992 A JP 12877992A JP 12877992 A JP12877992 A JP 12877992A JP H05325875 A JPH05325875 A JP H05325875A
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JP
Japan
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ion
ion beam
takeout
unit
target
Prior art date
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Withdrawn
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JP12877992A
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English (en)
Inventor
Takeshi Kikuchi
菊池  健
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Fujitsu Ltd
Fujitsu Integrated Microtechnology Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Fujitsu Integrated Microtechnology Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、半導体装置の製造に使用するイオン
注入装置に関し、装置の構造を簡素にして小型化が図る
ことを目的とする。 【構成】イオンビームを発生させるイオン源引出部3
と、質量分析器を介さずに前記イオン源引出部3から直
接イオンビームを導入して前記イオンビームを加速させ
る加速部4と、前記加速部4により加速された前記イオ
ンビームを収束させる収束部5と、収束された前記イオ
ンビームを偏向する偏向部6と、偏向された前記イオン
ビームを照射するターゲットWを取り付けるエンドステ
ーション7とを有するとともに、少なくとも前記イオン
源引出部3のうちのイオン発生部分と、前記イオンビー
ム照射部分は、前記ターゲットWの汚染物とならない材
料により形成されていることを含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置に関
し、より詳しくは、半導体装置の製造に使用するイオン
注入装置に関する。
【0002】近年、半導体装置を製造する際に用いる装
置は、半導体デバイスの高集積化に伴い多機能かつ高額
になっており、イオン注入装置においても例外でない。
低コストで良い製品を量産するためには、安価かつ従来
の機能を損なわない設備が要求される。
【0003】
【従来の技術】半導体装置を製造する場合には、不純物
を半導体基板にイオン注入する工程を含んでおり、イオ
ン注入装置として例えば図2に示すようなものが使用さ
れている。このイオン注入装置20は、イオン源引出部
21、質量分析器22、加速管23、収束部24、偏向
部25及びエンドステーション部26の六つの要素から
構成されている。
【0004】次に、イオン注入の動作を説明する。ま
ず、図2(b) に示すように、ドーパントを含むガスをガ
スボックス27からイオン源引出部21のアークチャン
バ21a内に導入し、これを放電により高密度プラズマ
状態にしてからそのイオンを引出電極21cの電界によ
って引出す。次に、質量分析器22内で磁界によりドー
パントイオンのみを選択(質量分析)して取り出す。
【0005】この場合、イオン源引出部21、質量分析
部22は、電気的に絶縁された高電圧領域Hに格納さ
れ、外部電源により高電圧が供給される。さらに、高電
圧領域Hにおいて数十keV 程度に加速されたイオンは、
高電圧領域HとアースGとの間を繋ぐ加速管23内に導
入され、侵入深さに応じたエネルギーとなるようにアー
スG側に向かって本加速が行われる。
【0006】さらに、4重極レンズ(不図示)を有する
収束部24では、試料表面において適当な径になるよう
に調整し、さらに、偏向部25では、ターゲット全面に
一様に注入するため偏向電極によりXY方向に静電走査
され、エントステーション部26でターゲットとなる半
導体ウェハWに打ち込まれる。
【0007】ところで、イオン源引出部21では、図2
(b) に示すように、ガスを導入したアークチャンバー2
1aとフィラメント21bの間に電圧をかけてプラズマ
を発生させるが、これらの部品はモリブデン等の金属に
より形成されているために、その金属分子がイオンビー
ムに含まれることになる。
【0008】また、アークチャンバーからイオンを引き
出すための引出電極21cは、アルミニウム等の金属や
多結晶カーボンにより形成されているので、図2(c) に
示すように、イオンによって叩き出された金属やカーボ
ンが飛び出すことになる。そして、イオンビームに含ま
れるそれらの不純分子は、ウェハ汚染の原因となるの
で、これを取り除くための質量分析器23が不可欠とな
っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、質量分析器2
3は、イオン注入装置20の小型化に支障をきたすばか
りでなく、構造を複雑して装置を高額にするといった問
題があった。
【0010】また、質量分析器22のチャンバーやウェ
ハを取付けるプラテン(不図示)等にもイオンビームが
ヒッティングするので、それらの箇所からドーパント以
外の元素が叩き出され、これもウェハ汚染の原因とな
る。
【0011】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、装置の構造を簡素にして小型化が図れる
イオン注入装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図1に
例示するように、イオンビームを発生させるイオン源引
出部3と、質量分析器を介さずに前記イオン源引出部3
から直接イオンビームを導入して前記イオンビームを加
速させる加速部4と、前記加速部4により加速された前
記イオンビームを収束させる収束部5と、収束された前
記イオンビームを偏向する偏向部6と、偏向された前記
イオンビームを照射するターゲットWを取り付けるエン
ドステーション7とを有するとともに、少なくとも前記
イオン源引出部3のうちのイオン発生部分と、前記イオ
ンビーム照射部分は、前記ターゲットWの汚染物となら
ない材料により形成されていることを特徴とするイオン
注入装置により達成する。
【0013】または、前記ターゲットWは半導体により
形成され、前記ターゲットWの汚染物とならない材料
は、硬質単結晶炭素、シリコン、炭化シリコンであるこ
とを特徴とするイオン注入装置によって達成する。
【0014】
【作 用】本発明によれば、イオン注入装置のうち少な
くともイオン源引出部3のイオン発生部分と、イオンビ
ーム照射部分は、それぞれターゲットWの汚染物となら
ない材料により形成されている。
【0015】したがって、重金属を除去するための質量
分析器は不要となり、この結果、イオン注入装置の小型
化が図れ、また、構造が簡略化する。また、イオン発生
部分とイオン照射部分は、ターゲットWの汚染源となら
いない材料により形成しているので、イオン注入後のタ
ーゲットWにとっても不都合はない。
【0016】ターゲットとなる半導体ウェハがシリコン
により形成されている場合には、硬質単結晶炭素、シリ
コン、炭化シリコンにより形成すれば、半導体ウェハに
形成される半導体素子の特性の劣化は避けられる。
【0017】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図1は、本発明の一実施例を示す平面
図、及びその構成部品を示す断面図である。
【0018】図1において符号1は、半導体ウェハWに
ドーパントイオンを注入するためのイオン注入装置で、
このイオン注入装置1は、ガスボックス2、イオン源引
出部3、加速管4、収束部5、偏向部6及びエンドステ
ーション部7の要素から構成されている。
【0019】そのイオン源引出部3は、ターゲットとな
る半導体ウェハWに注入する不純物イオンを生成させる
もので、図1(a) に示すように、内面がグラファイトの
ような硬質の単結晶炭素層に覆われたアークチャンバ3
aと、その中に配設された硬質単結晶炭素よりなるフィ
ラメント3bと、アークチャンバ3aのガス取出口3c
の外側に取り付けられた引出電極3dを有し、その全体
は、他の領域から絶縁された高電圧領域A内に格納され
ている。
【0020】そして、ドーパントを含むガスをガスボッ
クス2からアークチャンバ3aの中に導入し、さらに、
フィラメント3bとアークチャンバー3aの間に電圧を
かけて放電によりそのガスを高密度プラズマ状態にし、
その中のイオンを引出電極3dによる電界により数十ke
V 程度に加速して、そのイオンビームを外部に引き出す
ように構成されている。
【0021】上記した加速管4は、イオン源引出部3か
ら放出された不純物イオンを質量分析器を通さずにその
まま導入するとともに、その不純物イオンを半導体ウェ
ハWの侵入深さに応じたエネルギーとなるようにアース
G側に向かって高電界による本加速を行なうもので、高
電圧領域AとアースGの間を繋ぐ部分に配置されてい
る。そして、イオンビームが通過する側の部分は、硬質
単結晶炭素により構成されている。
【0022】さらに、収束部5は、イオンビームが半導
体ウェハW表面において適当な径になるように4重極レ
ンズ5aにより調整するもので、加速管4と半導体ウェ
ハWとの間のイオンビーム通過経路に配置されており、
その4重極レンズ5aのビーム通過部分は硬質単結晶炭
素により形成されている。
【0023】上記した偏向部6は、収束部5により収束
されたイオンビームを偏向電極6x,6yによりXY方
向に静電走査するもので、その偏向電極6x,6yの少
なくともビーム通過側の面は硬質単結晶炭素により形成
されている。そして、XY方向に偏向したイオンビーム
を、エンドステーション部7内の硬質の単結晶炭素層よ
りなるプラテン7a上の半導体ウェハWの全面に均一に
注入するように構成されている。
【0024】なお、図中符号8は、偏向部6内において
電極(不図示)により捕らえられた中性ビームを受ける
ビームトラップ、9は、高電圧領域Aに取付けられた拡
散ポンプ、10は、ビームラインに取付けられたクライ
オポンプ、11は、エンドステーション部11に取付け
られたクライオポンプ、12は、各要素を電気制御する
制御盤を示している。
【0025】次に、上記した実施例の作用について説明
する。まず、高電圧領域Aからエンドステーション部7
までのイオンビーム通過経路を拡散ポンプ9等により真
空状態にし、次いでガスボックス2から砒素(As)、燐
(P)、アンチモン(Sb)等のソースガスを流し、制御盤
11を操作して、イオン源引出部3によりイオンを発生
させ、加速管4によって必要なエネルギー及びドーズ量
に見合った加速電圧、イオン電流を設定し、収束部5及
び偏向部6によりイオンビームを収束偏向してエンドス
テーション部7内の半導体ウェハWまで導く。
【0026】この場合、イオン源引出部3のアークチャ
ンバ3aの内面とその内部のフィラメント3b、および
引出電極3dは、それぞれ硬質の単結晶炭素により形成
されているので、図1(c) に示すように、引き出された
イオンが引出電極3dに当たってもそこから重金属は発
生することはない。しかも、不純物イオンが半導体ウェ
ハWに照射されるまでのイオンビーム通過経路のうちイ
オンビームが照射される可能性のある部分は全て硬質単
結晶炭素により形成しているので、ここから重金属が発
生せず、半導体ウェハWを重金属汚染することはない。
【0027】この場合、イオンビームが硬質単結晶炭素
に当たるが、それ自体が硬質なために多結晶シリコンの
ように多くのカーボンが放出されることはないし、例え
炭素が叩き出されたとしても、その量は僅かであり半導
体ウェハに入っても半導体素子の特性を劣化させること
はない。
【0028】しかも、イオン源引出部3のうちイオンビ
ームの照射する可能性のある部分を硬質単結晶炭素によ
り形成すると、重金属を除去する必要がなくなるので、
イオンビーム照射側には図2に示すような質量分析器を
配置する必要がなくなり、この結果、イオン注入装置の
小型化が図れ、また、構造を簡略化することにより装置
を安価に形成することができるようになる。
【0029】なお、上記した実施例では、イオン源引出
部3、加速管4、収束部5等の一部を硬質単結晶炭素に
より形成しているが、全体をその材料により形成しても
よいし、イオンビームが照射する部分だけを選択的に硬
質単結晶炭素により形成してもよい。
【0030】また、上記した実施例では、イオン源引出
部3、加速管4、収束部5等の一部を硬質単結晶炭素に
より形成する場合について説明しているが、その他の材
料としては、半導体素子に混入しても特性に影響のない
材料(例えば、半導体ウェハWがシリコンである場合に
はシリコン、炭化シリコン等の材料)を適用してもよ
い。ところで、以上の装置においてイオン注入するガス
としてはAs、P等の単一元素を用いているが、ソースガ
スとして例えばBF3 を使用する場合には、B+ だけを
取り出せず、BF2+、BF+ 等のビームコンタミヤが発
生するおそれがあるので、本実施例装置は単一元素に最
適であると考える。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イオ
ン注入装置のうち少なくともイオン源引出部のイオン発
生部分とイオンビーム照射部分とを、それぞれターゲッ
トの汚染物とならない材料により形成しているので、重
金属を除去するための質量分析器は不要となり、この結
果、イオン注入装置の小型化が図れ、また、構造が簡略
化することができる。
【0032】また、イオン発生部分とイオン照射部分
は、ターゲットの汚染源とならいない材料により形成し
ているので、イオン注入後のターゲットにとっても不都
合はない。
【0033】ターゲットとなる半導体ウェハがシリコン
により形成されている場合には、硬質単結晶炭素、シリ
コン、炭化シリコンにより形成すれば、半導体ウェハに
形成される半導体素子の特性の劣化を避けることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す平面図、及びその構成
部品を示す断面図である。
【図2】従来装置の一例を示す平面図、及びその構成部
品を示す断面図である。
【符号の説明】
1 イオン注入装置 2 ガスボックス 3 イオン源引出部 4 加速管 5 収束部 6 偏向部 7 エンドステーション 8 ビームトラップ 9 拡散ポンプ 10 クライオポンプ 11 クライオポンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオンビームを発生させるイオン源引出部
    (3)と、 質量分析器を介さずに前記イオン源引出部(3)から直
    接イオンビームを導入して前記イオンビームを加速させ
    る加速部(4)と、 前記加速部(4)により加速された前記イオンビームを
    収束させる収束部(5)と、 収束された前記イオンビームを偏向する偏向部(6)
    と、 偏向された前記イオンビームを照射するターゲット
    (W)を取り付けるエンドステーション(7)とを有す
    るとともに、 少なくとも前記イオン源引出部(3)のうちのイオン発
    生部分と、前記イオンビーム照射部分は、前記ターゲッ
    ト(W)の汚染物とならない材料により形成されている
    ことを特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】前記ターゲット(W)は半導体により形成
    され、前記ターゲット(W)の汚染物とならない材料
    は、硬質単結晶炭素、シリコン、炭化シリコンであるこ
    とを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置。
JP12877992A 1992-05-21 1992-05-21 イオン注入装置 Withdrawn JPH05325875A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990803